微考点50 新型电池的开发与利用二

电池技术的最新创新随着可再生能源的迅猛发展，电池技术正在经历一场前所未有的革新。

从传统的铅酸电池到现代锂离子电池，再到最新的固态电池和其他新兴技术，这些创新正在推动多个领域的发展，包括电动车、可穿戴设备、储能系统等。

本文将探讨当前电池技术的最新创新及其潜在影响。

一、锂电池的进化锂离子电池是目前最常用的 rechargeable 电池类型，它的优势主要在于高能量密度和较长的使用寿命。

然而，随着对更高性能和安全性的需求不断增加，锂电池正面临着新的挑战。

科研人员积极探索各种方式来提升其性能：1. 钴替代技术钴是锂离子电池中一个重要而昂贵的原材料。

近年来，许多研究团队开始探索以锰或铁等元素替代钴，这样可以降低成本并减少对环境的影响。

此外，钴的供应链不稳定，降低对钴依赖性显得尤为重要。

2. 高能量密度材料为了实现更高的能量密度，研究人员正在开发新型负极材料，如硅基材料。

硅具有理论上十倍于石墨的锂存储能力，但在实际应用中容易膨胀和断裂，因此科研人员正在研发相关技术来克服这个问题。

3. 快速充电技术快速充电是提升用户体验的重要因素。

目前一些企业正致力于开发“超快充电”技术，使得电动车能够在短短几分钟内完成充电。

这一创新可以大大增强电动车的实用性和吸引力。

二、固态电池固态电池被认为是下一代电池技术的重大突破。

与传统液态电池相比，固态电池使用固体电解质，从而提供了更高的能量密度和安全性能。

1. 安全性提升固态电池最大的优势之一是安全性。

液态电解液易燃且具有腐蚀性，而固态电解质不易燃，因此能显著降低火灾和爆炸风险。

这让固态电池在极端环境下依然能够保持稳定性。

2. 更长寿命固态电池还表现出更长的循环寿命。

由于采用了固体材料，固态电池在充放电过程中不容易出现老化问题。

因此，其使用寿命相比锂离子电池有了明显改善。

3. 应用潜力广泛固态电池不仅适用于传统运输工具，还可以应用于智能手机、电动工具以及可再生能源储存等领域。

这种广泛应用使得固态电池在市场上具备了巨大的潜力。

新能源汽车电池的二次利用与再制造技术随着全球对环境污染和气候变化的关注日益增加，新能源汽车的需求也在不断攀升。

然而，新能源汽车所采用的电池，由于其使用寿命有限，会在一定时期后不再能够满足汽车运行的需求，这就引发了人们对新能源汽车电池二次利用与再制造技术的关注。

一、电池二次利用技术1. 电池再生技术电池再生技术是指通过对废旧电池进行适当处理，使其回归到可再利用的状态。

该技术主要包括电池外壳、电极材料和电解液的再生。

通过对废旧电池进行适当的分解和处理，可以将其各个部件重新组装，从而使其具备再次使用的能力。

2. 电池模块拆解与组合技术电池模块拆解与组合技术是指通过将废旧电池模块进行拆解，提取其中的可用部分，并将其组合成新的电池模块。

通过这种技术，可以实现对废旧电池的有效利用，延长其使用寿命，并减少资源的浪费。

3. 电池能量存储技术电池能量存储技术是指将废旧电池中的能量以其他形式进行存储，以便在需要的时候进行使用。

这种技术可以通过将电池中的能量转化为电力或热能，然后进行储存，以实现对能源的有效管理和利用。

二、电池再制造技术1. 电池外壳再制造技术电池外壳再制造技术主要是通过对废旧电池外壳进行清洗、修复和再镀膜等工序，使其恢复到可以再次使用的状态。

这种技术可以减少对原材料的消耗，降低生产成本，并减少对环境的污染。

2. 电极材料再制造技术电极材料再制造技术主要是通过对废旧电极材料进行分离、纯化和再制造等工序，使其恢复到可再次使用的状态。

这种技术可以减少对稀有金属的需求，降低原材料的开采成本，同时也有助于减少对环境的影响。

3. 电解液再制造技术电解液再制造技术是指对废旧电解液进行处理，使其经过再生后可以再次使用。

通过将废旧电解液进行过滤、纯化和调配等工序，可以将其处理成可以满足新能源汽车电池使用要求的电解液。

电池的二次利用和再制造技术不仅可以延长电池的使用寿命，减少资源的浪费，还可以降低新能源汽车的生产成本，提高其市场竞争力。

考点18 原电池化学电源【基础过关】1．下列选项描述的过程能实现化学能转化为电能的是()【答案】C【解析】A项，电池充电，是将电能转化为化学能，故A错误；B项，光合作用是太阳能转变化为化学能，故B错误；C项，手机电池工作是化学能转化为电能，故C正确；D项，太阳能板充电是光能转化为电能，并向蓄电池充电，将电能转化为化学能储存起来，故D错误。

2．(2023·浙江省诸暨市高三适应性考试)可充放电锂硫电池与传统锂电池相比，在能量密度、工作温度、电压稳定方面都有一定的优势。

一种锂硫电池正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，放电时Li与S8化合成Li2S固体，下列说法不正确的是( )A．负极失电子，发生氧化反应B．充电时，Li+向碳材料电极移动C．正极的电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2SD．该电池通常不选择水系电解液【答案】B【解析】可充放电锂硫电池放电时，Li为负极，Li失去电子被氧化，正极材料为被碳材料包装起来的硫单质，硫单质得到电子被还原，充电时为电解池，阴极上锂离子得电子被还原，阳极上Li2S失去电子被氧化。

A项，放电时为原电池，负极失电子，发生氧化反应，A正确；B项，充电时为电解池，Li+向阴极Li移动，放电时为原电池，Li+向碳材料电极移动，B不正确；C项，放电时正极发生还原反应，结合题干信息可知，电极反应：S8+16Li++16 e-=8Li2S，C正确；D项，Li能与水反应，则该电池通常不选择水系电解液，D正确；故选B。

3．(2023·辽宁省锦州市高三统考)我国科学家设计的“海泥电池”，既可用于深海水下仪器的电源补给，又有利于海洋环境污染治理，其中微生物代谢产物显酸性，电池工作原理如图所示。

下列说法错误的是( )A．A电极的电势高于B电极B．质子从海底沉积层通过交接面向海水层移动C．负极的电极反应式为CH2O-4e-+H2O=CO2+4H+D．海水和海泥作为电解质的一部分，富含盐分，导电性高，有利于输出电能【答案】C【解析】由图可知，A极物质由氧气转化为水，化合价降低，所以A极是正极，B极是负极。

化学反应与能量变化新型电源（含答案）课标要求核心考点五年考情核心素养对接1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

2.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。

3.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。

4.学生必做实验：制作简单的燃料电池新型电源2023全国乙，T12；2022广东，T16；2022湖南，T8；2022全国甲，T10；2022全国乙，T12；2021河北，T9、T16；2021年6月浙江，T22；2021湖南，T10；2021辽宁，T10；2021福建，T9；2020天津，T11；2020上海，T2；2020全国Ⅰ，T12；2019天津，T6；2019全国Ⅰ，T12证据推理与模型认知：能分析识别复杂的实际电池；能利用电化学原理创造性地解决实际问题命题分析预测1.近年高考常结合电池科技前沿，如能量密度高的液流电池、安全性能高的石墨烯锂电池、燃料电池（微生物燃料电池、有机物燃料电池等）、金属－空气电池等考查原电池的工作原理及其应用、二次电池的充放电过程及相关计算等。

2.2025年高考要关注：（1）新型有机物燃料电池。

有机物与电化学结合既体现模块知识的综合性，又考查考生灵活运用所学知识解决实际问题的能力。

（2）航空航天领域、电动车领域的新型电池考点新型电源1.Li 、Na 、K 、Mg 、Al 、Zn 电池 名称装置图工作原理锂电池负极反应：[1] Li －e－Li ＋①正极反应物为S 8，产物为Li 2S 4、Li 2S 2，正极反应：[2] S 8＋4e －＋4Li＋2Li 2S 4、S 8＋8e －＋8Li＋4Li 2S 2 ；②正极反应物为CO 2，产物为C ＋Li 2CO 3，正极反应：[3] 3CO 2＋4e －＋4Li＋2Li 2CO 3＋C ；③正极反应物为O 2，产物为Li 2O 、Li 2O 2，正极反应：[4] O 2＋4e －＋4Li＋2Li 2O 、O 2＋2e －＋2Li＋Li 2O 2钠电池负极反应：[5] Na －e－Na ＋正极反应物为S x ，产物为Na 2S x ，正极反应：[6] S x ＋2e －＋2Na＋Na 2S x钾电池负极反应：[7] K －e－K ＋正极反应物为O 2，产物为KO 2，正极反应：[8] O 2＋e －＋K＋KO 2镁电池负极反应：[9] Mg －2e －＋2OH －Mg （OH ）2正极反应：[10] 2CO 2＋2e－C 2O 42－铝电池负极反应：[11] Al －3e －＋4OH －[Al （OH ）4]－（或Al－3e－Al 3＋）离子导体为盐溶液（中性），正极反应物为S ，产物为H 2S ，正极反应：[12] 3S ＋6e －＋2Al 3＋＋6H 2O3H 2S↑＋2Al （OH ）3锌电池 负极反应：[13] Zn －2e －＋4OH－[Zn （OH ）4]2－正极反应物为CO 2，产物为CH 3COOH ，正极反应：[14] 2CO 2＋8e －＋8H＋CH 3COOH ＋2H 2O2.锂离子电池 名称装置图工作原理负极反应：[15] Li x C 6－x e －x Li ＋＋6C、LiC6－e－Li＋＋6C锂离子电池 正极反应：[16] Li 1－x CoO 2＋x e －＋x Li＋LiCoO 2、Li 1－x NiO 2＋x e－＋x Li＋LiNiO 2、Li 1－x MnO 2＋x e －＋x Li＋LiMnO 2、Li 1－x FePO 4＋x e －＋x Li＋LiFePO 4、Li 1－x Mn 2O 4＋x e －＋x Li ＋LiMn 2O 43.燃料电池 名称装置图工作原理燃料 电池负极反应：[17] CO －2e －＋4OH －C O 32－＋2H 2O 、CH 4－8e －＋10OH－C O 32－＋7H 2O 、CH 3OH －6e －＋8OH－C O 32－＋6H 2O 、CH 3OCH 3－12e －＋16OH－2C O 32－＋11H 2O 、C 6H 12O 6－24e －＋36OH －6C O 32－＋24H 2O 、NH 2NH 2－4e －＋4OH－N 2↑＋4H 2O正极反应：[18] O 2＋4e －＋2H 2O4OH －微生物电池负极反应：[19] CH 3COOH －8e －＋2H 2O2CO 2↑＋8H ＋、C 6H 12O 6－24e －＋6H 2O6CO 2↑＋24H ＋正极反应：[20] O 2＋4e －＋4H＋2H 2O注意 燃料电池负极反应式书写的难点是有机物化合价的分析，可以用“化合物中元素化合价代数和为零”法，来分析碳元素的化合价，且只需要分析发生化合价变化的碳原子。

浙江省金兰教育合作组织2025届高三上化学期中经典试题注意事项1．考试结束后，请将本试卷和答题卡一并交回．2．答题前，请务必将自己的姓名、准考证号用0．5毫米黑色墨水的签字笔填写在试卷及答题卡的规定位置．3．请认真核对监考员在答题卡上所粘贴的条形码上的姓名、准考证号与本人是否相符．4．作答选择题，必须用2B铅笔将答题卡上对应选项的方框涂满、涂黑；如需改动，请用橡皮擦干净后，再选涂其他答案．作答非选择题，必须用05毫米黑色墨水的签字笔在答题卡上的指定位置作答，在其他位置作答一律无效．5．如需作图，须用2B铅笔绘、写清楚，线条、符号等须加黑、加粗．一、选择题（每题只有一个选项符合题意）1、常温下，下列各组离子在指定溶液中一定能大量共存的是（）A．1.0 mol•L﹣1 KNO3 溶液： H+、 Fe2+、 Cl﹣、 SO42﹣B．能溶解 Al2O3 的溶液： Na+、 K+、 Cl﹣、 SiO32﹣C．无色透明溶液中： Al3+、 Cu2+、 Cl﹣、 HCO3﹣D．使甲基橙变红色的溶液： Mg2+、 K+、 Cl﹣、 SO42﹣2、设N A为阿伏加德罗常数，下列叙述中正确的是（）A．1L含N A个NH3·H2O的氨水，其浓度为大于1mol·L-1B．3.4g NH3中含N—H键数目为0.2N AC．1L0.1mol·L-1乙酸溶液中H+数为0.1N AD．常温常压下的33.6L氯气与27g铝充分反应，转移电子数为3N A3、人们从冰箱中取出的“常态冰”仅是冰存在的多种可能的形式之一。

目前，科学家发现了一种全新的多孔、轻量级的“气态冰”，可形成气凝胶。

下列有关说法正确的是A．“常态冰”和“气态冰”结构不同，是同素异形体B．“气态冰”因其特殊的结构而具有比“常态冰”更活泼的化学性质C．18g“气态冰”的体积为22.4LD．构成“气态冰”的分子中含有极性共价键4、向2 mL 0.5 mol·L－1的FeCl3溶液中加入3 mL 3 mol·L－1 KF溶液，FeCl3溶液褪成无色，再加入KI溶液和CCl4振荡后静置，CCl4层不显色，则下列说法正确的是A．Fe3＋不与I－发生反应B．Fe3＋与F－结合成不与I－反应的物质C．F－使I－的还原性减弱D．Fe3＋被F－还原为Fe2＋，使溶液中不再存在Fe3＋5、按照阿伏加德罗定律，下列叙述不正确的A．同温同压下两种气体的体积之比等于物质的量之比B．同温同压下两种气体的物质的量之比等于密度之比C．同温同压下两种气体的密度之比等于摩尔质量之比D．同温同体积下两种气体的物质的量之比等于压强之比6、A、B、C、X为中学化学常见物质，一定条件下有如下转化关系，说法错误的是（）A．若X为Cl2，则C可能为FeCl3B．若X为KOH溶液，则A可能为AlCl3C．若X为O2，则A可为硫化氢D．若A、B、C均为焰色反应呈黄色的化合物，则X可能为CO27、某化学学习小组讨论辨析以下说法：① 粗盐和酸雨都是混合物；② 沼气和水煤气都是可再生能源；③ 冰和干冰既是纯净物又是化合物；④ 钢铁和硬币都是合金；⑤ 盐酸和食醋既是化合物又是酸；⑥ 纯碱和熟石灰都是碱；⑦ 烟和豆浆都是胶体。

2020届届届届届届届届届届届届届——届届届届届届1.新型NaBH4/H2O2燃料电池（DBFC）的结构如图所示,该电池总反应方程式：NaBH4+4H2O2=NaBO2+6H2O,有关的说法不正确的是（）A. 电极B为正极B. 放电过程中,Na+从正极区向负极区迁移C. 电池负极的电极反应为：BH4−+8OH−−8e−=BO2−+6H2OD. 在电池反应中,每消耗1L 6mol/L H2O2溶液,理论上流过电路中的电子为12N A2.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2－。

下列对该燃料电池的说法中正确的是()A. 在熔融电解质中O2−由负极移向正极B. 电池的总反应是2C4H10+13O2===8CO2+10H2OC. 通入空气的一极是正极,电极反应为：O2+4e−+2H2O===4OH−D. 通入丁烷的一极是正极,电极反应为：C4H10−26e−+13O2−===4CO2+5H2O3.某大学研制了一种新型的质子交换膜二甲醚燃料电池（DDFC）,该电池有较高的安全性。

电池总反应为：CH 3OCH3＋3O2＝2CO2＋3H2O ,电池示意如图,下列说法不正确的是( )A. a极为电池的负极B. 电池工作时电流由b极沿导线经灯泡再到a极C. 电池正极的电极反应为：4H++O2+4e−=2H2OD. 电池工作时,有0.6mol电子转移,生成的CO2体积为2.24L4.一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。

现用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,一极通入CO气体,另一极通入O2和CO2混合气体,其总反应为：2CO＋O2===2CO2 。

则下列说法中正确的是（）A. 通CO的一极是电池的正极B. 负极发生的电极反应是：O2+2CO2+4e−===2CO32−C. 负极发生的电极反应是：CO+CO32−−2e−===2CO2D. 通O2的一极作阴极,发生还原反应5.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料,氧气为氧化剂,某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。

专练30 新型电池的开发和利用1.[2022·湖南卷]海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂­海水电池构造示意图如下。

下列说法错误的是（）A．海水起电解质溶液作用B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能D．该锂­海水电池属于一次电池2.[2023·济南市检测]以硝酸盐为离子导体的NaO2电池装置与其某一电极M附近的反应机理如图所示。

下列说法错误的是（）A．镍电极上发生还原反应B．Na2O是该过程中的中间产物C．固体电解质能起到隔绝空气的作用D．M极的电极反应为＋2e－===4NaNO24Na＋＋O2＋2NO－33.[2023·合肥市检测]某科研机构研发的NO­空气燃料电池的工作原理如图所示，下列叙述正确的是（）A．a电极为电池负极B．电池工作时H＋透过质子交换膜从右向左移动C.b电极的电极反应为NO－3e－＋2H2O===4H＋＋NO－3D．当外电路中通过 0.2 mol电子时，a电极处消耗O2 1.12 L4.[2023·武汉市四月调研]我国某科研团队借助氧化还原介质RM，将Li­CO2电池的放电电压提高至3 V以上，该电池的工作原理如图。

下列说法正确的是（）A．LiFePO4电极的电势比多孔碳电极的高B．负极反应：LiFePO4－x e－===Li1－x FePO4＋x Li＋均为该电池反应的催化剂C．RM和RM＋－CO－2D．LiFePO4电极每减重7 g，就有22 g CO2被固定5.实验装置如图所示。

接通电源后，用碳棒（a′、b′）作笔，在浸有饱和NaCl溶液和石蕊溶液的湿润试纸上同时写字，a′端的字迹呈白色。

下列结论正确的是（）A．a为负极B．b′端的字迹呈蓝色C．电子流向为：b→b′→a′→aD．如果将a′、b′换为铜棒，与碳棒作电极时的现象相同6.MCFC型燃料电池可同时供应电和水蒸气，其工作温度为600～700 ℃，所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。